В настоящее время медицина достигла огромных высот. Ученые с каждым годом делают невероятные открытия. Одним из таких стало выращивание, в буквальном смысле, биоимплантов из стволовых клеток. Изучение таких структур началось в 60-х годах 20-го века и продолжается по сей день.
Откуда ученые берут стволовые клетки
В ходе экспериментов на животных, недифференцированные структуры получают из эмбрионов подопытных. Но, как мы понимаем, такая технология не допустима для лечения людей.
В 2012 году в этой области медицины было сделано гениальное открытие, которому была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Лауреатами стали Джон Гордон и Шиньи Яманака. Они показали, что стволовые клетки можно получать путем их обратного развития от зрелых форм к юным, с помощью введения в ядро вектора, состоящего из 4 генов (Klf4, Myc,Sox2 и Oct3/4). Такие образцы стали именоваться индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК).
Материал для изготовления биоимплантов также можно получать путем выделения из часто обновляющихся тканей. Среди таких: волосяные фолликулы, жировая клетчатка, кожа. Известна также технология получения недифференцированных структур из пуповинной крови, взятой через несколько минут после рождения малыша.
Применение биоимплантов в кардиохирургии
Необходимость таких технологий именно в детской кардиохирургии обусловлена интенсивным ростом пациентов. Малыши, рожденные с различными пороками сердца нуждаются в срочных операциях по замене клапанного аппарата, требующих применения современных технологий. Искусственные приспособления в данном случае создают определенные сложности в дальнейшей жизни – они требуют регулярной замены по мере развития ребенка.
Биоимпланты, в свою очередь, позволяют проводить такую операцию лишь единожды – сразу после рождения малыша. Далее замененный клапан будет расти вместе с пациентом и не требовать последующих хирургических вмешательств.
Как создается биоимплант клапана
Чтобы воссоздать необходимую часть клапанного аппарата, полученные из пуповинной крови или жировой ткани стволовые клетки помещают на приготовленный трафарет. Спустя полтора месяца он обрастает тканью. Таким образом получается нужный для проведения хирургической операции элемент.
Биоимпланты при лечении артроза
Артроз – это дегенеративное заболевание суставов, связанное с необратимым истончением суставного хряща. В связи с невозможностью самостоятельной регенерации хрящевой ткани, перед медициной встала задача “вырастить новую внутрисуставную структуру, используя стволовые клетки”.
Терапия стромально-васкулярной фракцией молодых клеток является последним инновацией в лечении артроза без хирургического вмешательства. Мезенхимальные стволовые структуры являются предшественниками многих, принципиально отличающихся друг от друга элементов соединительной ткани, среди которых хондробласты и хондроциты (клетки хрящевой ткани).
Методика создания хряща из стволовых клеток
Первым этапом происходит забор жировой ткани из подкожного слоя клетчатки объемом 35-40 мл. Именно такое количество данного материала необходимо для создания одного хряща.
Затем, с помощью двух последовательных процессов центрифугирования происходит выделение необходимой стромально-васкулярной фракции (она оседает на дно). Ее объем составляет порядка 2 мл, из которых практически 99% – мезенхимальные клетки.
После, производят смешивание полученной фракции с насыщенной тромбоцитами плазмой крови (такая смесь носит название “Биоимплант”) и с помощью шприца колется в суставную сумку. Спустя некоторое время введенные юные формы начинают активно размножаться. Они развиваются и таким образом формируют новый внутрисуставной хрящ.
Будущее за биоимплантами
Множество технологий по восстановлению функций организма именно с помощью недифференцированных структур находятся на данный момент в разработке. Некоторые из них уже удачно применяются для лечения людей. Например, в Японии в 2019 году впервые была проведена операция по пересадке кардиомиоцитов.
Их выращивают из собственных клеток пациента, на некротизированный вследствие инфаркта участок миокарда. Такая операция способствует восстановлению функций сердечной мышцы, не вызывая осложнений.
